Надмасивна чорна діра впливає на формування зірок

Європейська група астрономів змоделювала декілька емісійних ліній у спостереженнях Атакамського великого міліметрового масиву (ALMA) та Дуже великого телескопу (VLT), щоб виміряти тиск газу як у хмарах, в які вдаряє джет, так і в навколишніх хмарах. Завдяки цим безпрецедентним вимірюванням, результати яких були нещодавно опубліковані в журналі Nature Astronomy, вони виявили, що джети значно змінюють внутрішній та зовнішній тиск молекулярних хмар на своєму шляху.

Залежно від того, який з двох тисків змінюється найбільше, в одній і тій же галактиці можливе стиснення хмар і запуск зореутворення, так і розсіювання хмар і затримка зореутворення. “Наші результати показують, що надмасивні чорні діри, навіть якщо вони розташовані в центрах галактик, можуть впливати на зореутворення в масштабах усієї галактики”, — каже професор Каліопі Дасіра з Національного університету Афін та Каподистрії (Греція). “Вивчення впливу змін тиску на стабільність хмар було ключовим фактором для успіху цього проекту. Коли кілька зірок утворюються фактично на вітрі, зазвичай дуже важко виявити їх сигнал на тлі сигналів решти зірок у галактиці з вітром”.

Вважається, що надмасивні чорні діри перебувають у центрах більшості галактик нашого Всесвіту. Коли частки, що влітають у ці чорні діри, опиняються у пастці магнітних полів, вони можуть бути викинуті назовні та поширюватися далеко всередину галактик у вигляді величезних та потужних струменів плазми — джетів. Ці джети часто перпендикулярні до галактичних дисків. Однак у IC 5063, галактиці, віддаленій від нас на 156 мільйонів світлових років, джети поширюються всередину диска, взаємодіючи з холодними та щільними хмарами молекулярного газу. Передбачається, що в результаті цієї взаємодії можливе стиснення хмар, що зіткнулися зі струменями, що призведе до гравітаційних нестійкостей і, зрештою, до зореутворення шляхом конденсації газу.

Для експерименту команда використовувала випромінювання монооксиду вуглецю (CO) та форміл-катіону (HCO+), надане ALMA, та випромінювання іонізованої сірки та іонізованого азоту, надане VLT. Потім вони використовували передові та інноваційні астрохімічні алгоритми, щоб точно визначити умови навколишнього середовища у відтоку та навколишньому середовищі. Ці умови містять інформацію про силу далекого ультрафіолетового випромінювання зірок, швидкості, з якою релятивістські заряджені частинки іонізують газ, та механічної енергії, що передається газу струменями. Звуження кола цих умов дозволило виявити щільність і температуру газу, характерні для різних частин цієї галактики, які були використані для визначення тиску.

“Ми провели багато тисяч астрохімічних симуляцій, щоб охопити широкий спектр можливостей, які можуть існувати в IC 5063”, — сказав співавтор дослідження д-р Томас Бісбас, співробітник DFG Кельнського університету та колишній постдокторант Національної обсерваторії Афін. Складною частиною роботи було ретельне визначення якнайбільшої кількості фізичних обмежень на досліджуваний діапазон, який може мати кожен параметр. “Таким чином ми змогли отримати оптимальне поєднання фізичних параметрів хмар у різних місцях галактики”, — сказав співавтор роботи Георгіос Філіппос Парасхос, аспірант Інституту радіоастрономії Макса Планка в Бонні та колишній студент магістратури Афінського національного університету імені Каподістрії.

Насправді, тиск був виміряний не тільки в декількох точках IC 5063. Натомість були створені карти цих та інших величин у центрі галактики. Ці карти дозволили авторам візуалізувати, як властивості газу змінюються від місця до іншого через проходження джета. У даний час команда з нетерпінням чекає наступного великого кроку в цьому проекті: використання космічного телескопа Джеймса Вебба для подальшого вивчення тиску у зовнішніх шарах хмар із зондування теплого H2.

“Ми дуже раді отримати дані JWST, — каже професор Дасіра, — оскільки вони дозволять нам вивчити взаємодію джета та хмари з високою роздільною здатністю”.